ES2367695T3 - THERMAL MANAGEMENT SYSTEM AND PROCEDURE FOR ELECTRONIC EQUIPMENT MOUNTED ON COOLING PLATES. - Google Patents

THERMAL MANAGEMENT SYSTEM AND PROCEDURE FOR ELECTRONIC EQUIPMENT MOUNTED ON COOLING PLATES. Download PDF

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ES2367695T3 ES05253019T ES05253019T ES2367695T3 ES 2367695 T3 ES2367695 T3 ES 2367695T3 ES 05253019 T ES05253019 T ES 05253019T ES 05253019 T ES05253019 T ES 05253019T ES 2367695 T3 ES2367695 T3 ES 2367695T3
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Richard M. Weber
James L. Haws
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a thermal management system for electronic components (102) includes a plastic coldplate (100) having a mounting surface for mounting one or more electronic components (102), one or more passageways configured to have a fluid flow therethrough disposed within the plastic coldplate (100), and a highly conductive material disposed within the plastic coldplate and thermally coupled to the mounting surface (102). The highly conductive material is operable to transfer heat from the mounting surface (102) to the fluid flow.

Description

Campo técnico de la invención Technical Field of the Invention

Esta invención se refiere en general a la gestión térmica de equipo electrónico y, más concretamente, a un sistema y a un procedimiento de gestión térmica para equipo electrónico montado sobre placas de enfriamiento. This invention relates generally to the thermal management of electronic equipment and, more specifically, to a system and a thermal management procedure for electronic equipment mounted on cooling plates.

Antecedentes de la invención Background of the invention

Una tendencia en los equipos electrónicos es el menor peso y menor coste. El menor peso del equipo electrónico es especialmente importante para aplicaciones aeroespaciales, tales como los radares de barrido electrónico activo ("AESAs"). Estos AESAs a menudo presentan una importante disipación de potencia debida al tipo de componentes electrónicos implicados. Para controlar los gradientes térmicos y la temperatura de estos sistemas, se puede utilizar un flujo líquido a través de las placas de enfriamiento en las cuales se incorporan. Ejemplos de flujo líquido a través de placas de enfriamiento pueden ser encontrados en los documentos US 5.453.911 y WO 02/23966. Estas placas de enfriamiento refrigeradas por líquido se forman típicamente en aluminio, que es un contribuyente importante al incremento de peso del sistema pero posee una buena conductividad térmica. A trend in electronic equipment is the lower weight and lower cost. The lower weight of electronic equipment is especially important for aerospace applications, such as active electronic scanning radars ("AESAs"). These AESAs often have a significant power dissipation due to the type of electronic components involved. To control the thermal gradients and the temperature of these systems, a liquid flow through the cooling plates in which they are incorporated can be used. Examples of liquid flow through cooling plates can be found in US 5,453,911 and WO 02/23966. These liquid-cooled cooling plates are typically formed in aluminum, which is an important contributor to the weight gain of the system but has good thermal conductivity.

Sumario de la invención Summary of the invention

De acuerdo a un modo de realización de la presente invención, un sistema de gestión térmica para componentes electrónicos incluye una placa de enfriamiento de plástico que tiene una superficie de montaje para montar uno o más componentes electrónicos, uno o más pasajes configurados para que haya un flujo de fluido a través de los mismos dispuestos en la placa de enfriamiento de plástico, y un material altamente conductor dispuesto en la placa de enfriamiento de plástico y acoplado térmicamente a la superficie de montaje. El material altamente conductor funciona para transferir calor de la superficie de montaje al flujo de fluido. According to an embodiment of the present invention, a thermal management system for electronic components includes a plastic cooling plate having a mounting surface for mounting one or more electronic components, one or more passages configured so that there is a fluid flow through them arranged in the plastic cooling plate, and a highly conductive material disposed in the plastic cooling plate and thermally coupled to the mounting surface. The highly conductive material works to transfer heat from the mounting surface to the fluid flow.

Asimismo se describe un sistema de gestión térmica para componentes electrónicos, que no forma parte de la presente invención, sistema que incluye un alojamiento altamente conductor que tiene una superficie de montaje para montar uno o más componentes electrónicos, una placa de enfriamiento de plástico dispuesta en el alojamiento altamente conductor, y un material altamente conductor dispuesto en la placa de enfriamiento de plástico y acoplado térmicamente a la superficie de montaje. El material altamente conductor funciona para distribuir el calor a través de un volumen de la placa de enfriamiento de plástico. A thermal management system for electronic components is also described, which is not part of the present invention, a system that includes a highly conductive housing that has a mounting surface for mounting one or more electronic components, a plastic cooling plate arranged in the highly conductive housing, and a highly conductive material disposed on the plastic cooling plate and thermally coupled to the mounting surface. The highly conductive material works to distribute heat through a volume of the plastic cooling plate.

Los modos de realización de la invención proporcionan una variedad de ventajas técnicas. Los modos de realización de la invención pueden incluir todas, algunas, o ninguna de estas ventajas. Por ejemplo, en un modo de realización, la formación de placas de enfriamiento de materiales plásticos mejora el rendimiento térmico, reduce el peso, y reduce el coste de sistemas en fase de alta potencia. Se utilizan diferentes técnicas para transportar calor de la superficie de una placa de enfriamiento de plástico al fluido refrigerante. Las técnicas pueden ser aplicables a aire, líquido de una fase, y refrigeración de dos fases (líquido/vapor). Algunas de las técnicas de la presente invención insertan un material altamente conductor en la placa de enfriamiento de plástico para transferir el calor de la superficie de la placa de enfriamiento al líquido refrigerante. Otras pueden implicar procedimientos para transferir eficientemente el calor al propio líquido refrigerante. The embodiments of the invention provide a variety of technical advantages. The embodiments of the invention may include all, some, or none of these advantages. For example, in one embodiment, the formation of plastics cooling plates improves thermal efficiency, reduces weight, and reduces the cost of high power phase systems. Different techniques are used to transport heat from the surface of a plastic cooling plate to the cooling fluid. The techniques can be applicable to air, single phase liquid, and two phase cooling (liquid / vapor). Some of the techniques of the present invention insert a highly conductive material into the plastic cooling plate to transfer heat from the surface of the cooling plate to the cooling liquid. Others may involve procedures to efficiently transfer heat to the coolant itself.

Otras ventajas técnicas serán fácilmente aparentes para el experto en la técnica de las siguientes figuras, descripciones, y reivindicaciones. Other technical advantages will be readily apparent to those skilled in the art of the following figures, descriptions, and claims.

Breve descripción de los dibujos Brief description of the drawings

La figura 1 es una vista en perspectiva de una pluralidad de componentes electrónicos montados sobre una placa de enfriamiento de acuerdo con un modo de realización de la invención; Figure 1 is a perspective view of a plurality of electronic components mounted on a cooling plate according to an embodiment of the invention;

Las figuras 2A a 2F son diversas vistas de un sistema de gestión térmica para la placa de enfriamiento de la figura 1 de acuerdo con algunos modo de realización de la presente invención; y Figures 2A to 2F are various views of a thermal management system for the cooling plate of Figure 1 in accordance with some embodiments of the present invention; Y

Las figuras 3A a 3B son diversas vistas de un sistema de gestión térmica para la placa de enfriamiento de la figura 1, que no forman parte de la presente invención. Figures 3A to 3B are various views of a thermal management system for the cooling plate of Figure 1, which are not part of the present invention.

Descripción detallada de la invención Detailed description of the invention

Los modos de realización de la presente invención y algunas de sus ventajas serán mejor comprendidos en referencia a las figuras 1 a 3B de las planchas de dibujos, en las que números similares se utilizan para piezas similares y correspondientes de los diversos dibujos. The embodiments of the present invention and some of its advantages will be better understood in reference to Figures 1 to 3B of the drawing plates, in which similar numbers are used for similar and corresponding parts of the various drawings.

La figura 1 es una vista en perspectiva de una pluralidad de componentes electrónicos 102 montados sobre una placa de enfriamiento 100 de acuerdo con un modo de realización de la presente invención. Cualquier procedimiento adecuado para acoplar los componentes electrónicos 102 a la placa de enfriamiento 100 se contempla en la presente invención. En el modo de realización ilustrado, los componentes electrónicos 102 están montado sobre una placa de circuito 203 que está montada sobre una placa de enfriamiento 100; sin embargo, la presente invención contempla que los componentes electrónicos 102 se monten directamente a la placa de enfriamiento 100. En el modo de realización ilustrado, los componentes electrónicos 102 comprenden un sistema de antenas en fase de alta potencia; sin embargo, los componentes electrónicos 102 pueden comprender cualquier radar de barrido electrónico activo ("AESA") u otros sistemas electrónicos adecuados que tienen cualquier función adecuada. Figure 1 is a perspective view of a plurality of electronic components 102 mounted on a cooling plate 100 in accordance with an embodiment of the present invention. Any suitable method for coupling the electronic components 102 to the cooling plate 100 is contemplated in the present invention. In the illustrated embodiment, the electronic components 102 are mounted on a circuit board 203 which is mounted on a cooling plate 100; however, the present invention contemplates that the electronic components 102 be mounted directly to the cooling plate 100. In the illustrated embodiment, the electronic components 102 comprise a high power phase antenna system; however, electronic components 102 may comprise any active electronic scanning radar ("AESA") or other suitable electronic systems that have any suitable function.

La placa de enfriamiento 100 puede ser cualquier sustrato adecuado para montar componentes electrónicos 102. Una de las funciones de la placa de enfriamiento 100 es controlar los gradientes térmicos y las temperaturas de los componentes electrónicos 102, con el fin de asegurar el adecuado funcionamiento de los componentes electrónicos 102. Los componentes electrónicos 102 presentan algunas veces una disipación de potencia importante, especialmente para sistemas de antenas en fase y otros tipos de sistemas de antenas. Para controlar los gradientes térmicos y las temperaturas de los componentes electrónicos 102, un fluido refrigerante puede ser hecho circular en la placa de enfriamiento 100 a través de una entrada 105. Cualquier fluido adecuado está contemplado por la presente invención, tal como etilenglicol mezclado con agua o polialfaolefina ("PAO") u otro fluido adecuado. The cooling plate 100 can be any suitable substrate for mounting electronic components 102. One of the functions of the cooling plate 100 is to control the thermal gradients and temperatures of the electronic components 102, in order to ensure the proper functioning of the electronic components 102. Electronic components 102 sometimes exhibit significant power dissipation, especially for phase antenna systems and other types of antenna systems. To control the thermal gradients and temperatures of the electronic components 102, a refrigerant fluid can be circulated in the cooling plate 100 through an inlet 105. Any suitable fluid is contemplated by the present invention, such as ethylene glycol mixed with water or polyalphaolefin ("PAO") or other suitable fluid.

Debido a que los sistemas de antenas, tal como el ilustrado en la figura 1, se utilizan a menudo en aplicaciones aeroespaciales, tales como aeronaves militares, un bajo peso es a menudo un criterio deseado junto con un bajo coste de fabricación. Sin embargo, debido a las consideraciones térmicas, el tipo de material en el que se forma una placa de enfriamiento particular es importante con relación a la conductividad térmica. Because antenna systems, such as the one illustrated in Figure 1, are often used in aerospace applications, such as military aircraft, a low weight is often a desired criterion along with a low manufacturing cost. However, due to thermal considerations, the type of material in which a particular cooling plate is formed is important in relation to thermal conductivity.

Por lo tanto, de acuerdo con las enseñanzas de un modo de realización de la presente invención, la placa de enfriamiento 100 está formada en plástico con el fin de mantener un bajo peso. Cualquier polímero adecuado puede ser utilizado para la placa de enfriamiento 100 y las placas de enfriamiento subsecuentes ilustradas en las figuras 2A a 3B. Como se describe en mayor detalle a continuación en relación con las figuras 2A a 3B, un material o materiales altamente conductores se utilizan a veces junto con una placa de enfriamiento de plástico para mejorar la gestión térmica de los componentes electrónicos 102. Un material altamente conductor como el usado aquí es un material que tiene una conductividad térmica de al menos 5,0 W/m*K. Por ejemplo, un material altamente conductor puede ser grafito, aluminio, u otro material altamente conductor adecuado. Diversos modos de realización de sistemas de gestión térmica que utilizan una placa de enfriamiento de plástico se muestran y se describen a continuación conjuntamente con las figuras 2A a 3B. Therefore, in accordance with the teachings of an embodiment of the present invention, the cooling plate 100 is formed of plastic in order to maintain a low weight. Any suitable polymer may be used for cooling plate 100 and subsequent cooling plates illustrated in Figures 2A to 3B. As described in greater detail below in relation to Figures 2A to 3B, a highly conductive material or materials are sometimes used together with a plastic cooling plate to improve the thermal management of electronic components 102. A highly conductive material As used here is a material that has a thermal conductivity of at least 5.0 W / m * K. For example, a highly conductive material may be graphite, aluminum, or other suitable highly conductive material. Various embodiments of thermal management systems using a plastic cooling plate are shown and described below in conjunction with Figures 2A to 3B.

Las figuras 2A a 2F son diversas vistas de un sistema de gestión térmica para componentes electrónicos 102 que utiliza una placa de enfriamiento de plástico de acuerdo con diversos modos de realización de la presente invención. Generalmente, los modos de realización ilustrados en las figuras 2A a 2F insertan un material altamente conductor en placas de enfriamiento de plástico para facilitar la transferencia eficiente de calor de una superficie de la placa de enfriamiento a un líquido refrigerante. Figures 2A to 2F are various views of a thermal management system for electronic components 102 using a plastic cooling plate in accordance with various embodiments of the present invention. Generally, the embodiments illustrated in Figures 2A to 2F insert a highly conductive material into plastic cooling plates to facilitate efficient heat transfer from a surface of the cooling plate to a cooling liquid.

En referencia a la figura 2A, una placa de enfriamiento 200 de plástico incluye uno o más tubos 202 acoplados a uno o más recintos 204. La placa de enfriamiento 200 puede ser de cualquier tamaño y forma adecuados y puede estar formada utilizando cualquier procedimiento de fabricación adecuado. La placa de enfriamiento 200 tiene una superficie de montaje 201 para montar componentes electrónicos sobre la misma. Los tubos 202 pueden tener asimismo cualquier tamaño y forma adecuados y pueden estar formados dentro de la placa de enfriamiento 200 utilizando cualquier procedimiento adecuado. En un modo de realización particular, los tubos 202 se disponen dentro de la placa de enfriamiento 200 de un modo en zigzag; sin embargo, cualquier configuración adecuada de los tubos 202 se contempla en la presente invención. Los tubos 202 están formados en un material altamente conductor adecuado, tal como grafito o aluminio. Referring to FIG. 2A, a plastic cooling plate 200 includes one or more tubes 202 coupled to one or more enclosures 204. The cooling plate 200 may be of any suitable size and shape and may be formed using any manufacturing process. suitable. The cooling plate 200 has a mounting surface 201 for mounting electronic components thereon. The tubes 202 may also have any suitable size and shape and may be formed within the cooling plate 200 using any suitable procedure. In a particular embodiment, the tubes 202 are disposed within the cooling plate 200 in a zigzag manner; however, any suitable configuration of the tubes 202 is contemplated in the present invention. The tubes 202 are formed in a suitable highly conductive material, such as graphite or aluminum.

Los recintos 204 pueden tener cualquier tamaño y forma adecuados y están formados asimismo en cualquier material altamente conductor adecuado. En un modo de realización particular, los recintos 204 son porciones expandidas del tubo The enclosures 204 may have any suitable size and shape and are also formed in any suitable highly conductive material. In a particular embodiment, the enclosures 204 are expanded portions of the tube

202. Los recintos 204 tienen al menos una porción que coincide con la superficie de montaje 201 de la placa de enfriamiento 200. Los recintos 204 se sitúan de tal modo que correspondan a porciones respectivas de la superficie de montaje 201 que tienen los componentes electrónicos de mayor emisión de calor en la misma. Así pues, un fluido que fluya a través de los tubos 202 y los recintos 204 puede recibir eficientemente el calor generado por estos componentes electrónicos de alta emisión de calor para controlar los gradientes térmicos en la placa de enfriamiento 200. 202. The enclosures 204 have at least one portion that matches the mounting surface 201 of the cooling plate 200. The enclosures 204 are positioned such that they correspond to respective portions of the mounting surface 201 which have the electronic components of higher heat emission in it. Thus, a fluid flowing through the tubes 202 and the enclosures 204 can efficiently receive the heat generated by these high heat electronic components to control the thermal gradients in the cooling plate 200.

En referencia a la figura 2B, una placa de enfriamiento de plástico 210 incluye uno o más tubos 214 acoplados a una pluralidad de aletas 212. La placa de enfriamiento 210 está alojada asimismo en un alojamiento 216 que tiene una superficie de montaje 217 para montar los componentes electrónicos a la misma. La placa de enfriamiento 210 puede ser de cualquier tamaño y forma adecuados y puede estar formada utilizando cualquier procedimiento de fabricación adecuado. Los tubos 214 pueden ser asimismo de cualquier tamaño y forma adecuados y pueden estar formados en la placa de enfriamiento 210 utilizando cualquier procedimiento de fabricación adecuado. En un modo de realización particular, los tubos 214 se disponen de un modo en zigzag; sin embargo, los tubos 214 pueden estar dispuestos en la placa de enfriamiento 210 de cualquier modo adecuado. Los tubos 214 están formados de un material altamente conductor adecuado, tal como grafito o aluminio. Referring to Figure 2B, a plastic cooling plate 210 includes one or more tubes 214 coupled to a plurality of fins 212. The cooling plate 210 is also housed in a housing 216 having a mounting surface 217 for mounting the electronic components to it. The cooling plate 210 may be of any suitable size and shape and may be formed using any suitable manufacturing process. The tubes 214 can also be of any suitable size and shape and can be formed in the cooling plate 210 using any suitable manufacturing process. In a particular embodiment, the tubes 214 are arranged in a zigzag mode; however, the tubes 214 may be arranged in the cooling plate 210 in any suitable way. The tubes 214 are formed of a suitable highly conductive material, such as graphite or aluminum.

Las aletas 212 pueden ser de cualquier tamaño y forma adecuados, y están formadas asimismo de un material altamente conductor adecuado. Las aletas 212 pueden acoplarse a tubos 214 de cualquier modo adecuado. En el modo de realización ilustrado, las aletas 212 se disponen verticalmente y paralelamente entre sí; sin embargo, las aletas 212 pueden tener cualquier disposición adecuada. En un modo de realización, las aletas 212 hacen contacto con una superficie interior superior 218 y una superficie interior inferior 219 del alojamiento 216 con el fin de transferir eficientemente el calor generado por los componentes electrónicos sobre la superficie de montaje 217 a un líquido refrigerante que fluye a través de los tubos 214 durante el funcionamiento. En otros modos de realización, las aletas 212 no hacen contacto con la superficie interior 218 y/o la superficie interior 219 del alojamiento 216. The fins 212 may be of any suitable size and shape, and are also formed of a suitable highly conductive material. The fins 212 can be coupled to tubes 214 in any suitable way. In the illustrated embodiment, the fins 212 are arranged vertically and parallel to each other; however, fins 212 may have any suitable arrangement. In one embodiment, the fins 212 make contact with an upper inner surface 218 and a lower inner surface 219 of the housing 216 in order to efficiently transfer the heat generated by the electronic components on the mounting surface 217 to a cooling liquid that flows through the tubes 214 during operation. In other embodiments, the fins 212 do not make contact with the inner surface 218 and / or the inner surface 219 of the housing 216.

El alojamiento 216 puede ser de cualquier tamaño y forma adecuados y puede estar formado de cualquier material altamente conductor adecuado. En un modo de realización, el alojamiento 216 se conforma generalmente a la configuración exterior de la placa de enfriamiento 210. The housing 216 can be of any suitable size and shape and can be formed of any suitable highly conductive material. In one embodiment, the housing 216 generally conforms to the outer configuration of the cooling plate 210.

En referencia a la figura 2C, un panel gofrado 222 se dispone dentro de un alojamiento interno 223 y a continuación se dispone dentro de una placa de enfriamiento 220 de plástico. La placa de enfriamiento 220 se dispone, a su vez, dentro de un alojamiento externo 226 que tiene una superficie de montaje 227 para montar componentes electrónicos sobre la misma. Referring to Figure 2C, an embossed panel 222 is disposed within an internal housing 223 and is then disposed within a plastic cooling plate 220. The cooling plate 220 is arranged, in turn, inside an external housing 226 having a mounting surface 227 for mounting electronic components thereon.

El panel gofrado 222 y el alojamiento interno 223 pueden ser de cualquier forma adecuada y pueden estar formados de cualquier material altamente conductor adecuado. Cualquier procedimiento de fabricación adecuado puede ser utilizado para fabricar el panel gofrado 222 y el alojamiento interno 223. En un modo de realización, el alojamiento interno 223 incluye una pluralidad de proyecciones 224 que se acoplan con una superficie interior 229 del alojamiento externo 226 con el fin de transferir eficientemente calor de la superficie de montaje 227 hacia el alojamiento interno 223 con el fin de hacer contacto con un fluido que fluye a través del panel gofrado 222 durante el funcionamiento. En un modo de realización, las proyecciones 224 se sitúan de tal modo que corresponden con porciones 228 respectivas de la superficie de montaje 227 que tienen los componentes electrónicos de mayor emisión de calor sobre las mismas. The embossed panel 222 and the internal housing 223 can be of any suitable form and can be formed of any suitable highly conductive material. Any suitable manufacturing process can be used to manufacture the embossed panel 222 and the internal housing 223. In one embodiment, the internal housing 223 includes a plurality of projections 224 that are coupled with an inner surface 229 of the external housing 226 with the in order to efficiently transfer heat from the mounting surface 227 to the internal housing 223 in order to make contact with a fluid flowing through the embossed panel 222 during operation. In one embodiment, the projections 224 are positioned such that they correspond to respective portions 228 of the mounting surface 227 that have the highest heat emission electronic components thereon.

La placa de enfriamiento 220 puede tener cualquier tamaño y forma adecuados y puede estar formada utilizando cualquier procedimiento de fabricación adecuado. El alojamiento externo 226 puede tener asimismo cualquier tamaño y forma adecuados y se conforma generalmente a la configuración externa de la placa de enfriamiento 220. El alojamiento externo 226 puede estar formado de cualquier material altamente conductor adecuado. The cooling plate 220 may have any suitable size and shape and may be formed using any suitable manufacturing process. The external housing 226 may also have any suitable size and shape and generally conforms to the external configuration of the cooling plate 220. The external housing 226 may be formed of any suitable highly conductive material.

En referencia a la figura 2D, una placa de enfriamiento 230 de plástico incluye un panel gofrado 232 dispuesto en la misma. El panel gofrado 232 es similar al panel gofrado 222 de la figura 2C y, de aquí, puede ser de cualquier forma adecuada y puede estar formado de cualquier material altamente conductor adecuado, utilizando cualquier procedimiento de fabricación adecuado. En un modo de realización, el panel gofrado 232 hace contacto con una superficie interna 223 de la placa de enfriamiento 230 con el fin de transferir eficientemente calor de la superficie de montaje 231 a través del interior de la placa de enfriamiento 230. El panel gofrado 232 puede hacer contacto asimismo con las otras superficies interiores de la placa de enfriamiento 230 en otros modos de realización de la invención. Referring to Figure 2D, a plastic cooling plate 230 includes an embossed panel 232 disposed therein. Embossing panel 232 is similar to embossing panel 222 of Figure 2C and, hence, can be of any suitable shape and can be formed of any suitable highly conductive material, using any suitable manufacturing process. In one embodiment, the embossed panel 232 contacts an internal surface 223 of the cooling plate 230 in order to efficiently transfer heat from the mounting surface 231 through the interior of the cooling plate 230. The embossed panel 232 may also make contact with the other interior surfaces of the cooling plate 230 in other embodiments of the invention.

La placa de enfriamiento 230 puede tener cualquier tamaño y forma adecuados y puede estar formada utilizando cualquier procedimiento de fabricación adecuado. La placa de enfriamiento 230 incluye una superficie de montaje 231 para montar los componentes electrónicos sobre la misma. The cooling plate 230 may have any suitable size and shape and may be formed using any suitable manufacturing process. The cooling plate 230 includes a mounting surface 231 for mounting the electronic components thereon.

En referencia a la figura 2E, una placa de enfriamiento 240 de plástico incluye una pluralidad de pasajes 246 formados en la misma. La placa de enfriamiento 240, en el modo de realización ilustrado, se dispone dentro de un alojamiento 242 que tiene una superficie de montaje 243 para montar componentes electrónicos a la misma. El alojamiento 242 puede estar formado de cualquier material altamente conductor adecuado. Referring to Figure 2E, a plastic cooling plate 240 includes a plurality of passages 246 formed therein. The cooling plate 240, in the illustrated embodiment, is disposed within a housing 242 having a mounting surface 243 for mounting electronic components thereto. The housing 242 may be formed of any suitable highly conductive material.

La placa de enfriamiento 240 puede tener cualquier tamaño y forma adecuados y puede estar formada utilizando cualquier procedimiento de fabricación adecuado. En un modo de realización particular, la placa de enfriamiento 240 está formada a partir de una mitad superior 247 y una mitad inferior 248 con el fin de facilitar que los pasajes 246 estén separados entre sí. Unas trayectorias de flujo separadas (no ilustradas) pueden estar asociadas con cada pasaje 246 para un líquido refrigerante. The cooling plate 240 may have any suitable size and shape and may be formed using any suitable manufacturing process. In a particular embodiment, the cooling plate 240 is formed from an upper half 247 and a lower half 248 in order to facilitate that the passages 246 are separated from each other. A separate flow paths (not shown) may be associated with each passage 246 for a coolant.

El alojamiento 242 puede tener una pluralidad de protuberancias 244 que se extienden de una superficie interna superior 241 y una superficie interna inferior 249. Las protuberancias 244, en un modo de realización, se extienden entre pasajes 246 contiguos con el fin de transferir eficientemente calor de la superficie de montaje 243 a un fluido que fluye a través de cada pasajes 246. Las protuberancias 244 pueden tener cualquier tamaño y forma adecuados y se pueden prolongar hacia abajo en el interior de la placa de enfriamiento 240 en cualquier distancia adecuada. En otros modos de realización, las protuberancias 244 no existen. The housing 242 may have a plurality of protrusions 244 extending from an upper internal surface 241 and a lower internal surface 249. The protuberances 244, in one embodiment, extend between adjacent passages 246 in order to efficiently transfer heat from the mounting surface 243 to a fluid flowing through each passages 246. The protuberances 244 can be of any suitable size and shape and can be extended downwardly inside the cooling plate 240 at any suitable distance. In other embodiments, the protuberances 244 do not exist.

En referencia a la figura 2F, una placa de enfriamiento 310 de plástico incluye una pluralidad de postes verticales 314 dispuestos en la misma. La placa de enfriamiento 310 se dispone asimismo dentro de un alojamiento 312 que tiene una superficie de montaje 313 para montar componentes electrónicos en la misma. El alojamiento 312 puede tener cualquier tamaño y forma adecuados y puede estar formado de cualquier material altamente conductor adecuado. Referring to Figure 2F, a plastic cooling plate 310 includes a plurality of vertical posts 314 disposed therein. The cooling plate 310 is also disposed within a housing 312 having a mounting surface 313 for mounting electronic components therein. The housing 312 may have any suitable size and shape and may be formed of any suitable highly conductive material.

La placa de enfriamiento 310 puede tener cualquier tamaño y forma adecuados y puede estar formada utilizando cualquier procedimiento de fabricación adecuado. Los postes verticales 314 pueden tener cualquier tamaño y forma adecuados y pueden estar formados de cualquier material altamente conductor adecuado. En el modo de realización ilustrado, los postes verticales 314 se acoplan con una superficie interna superior 315 y una superficie interna inferior 316 del alojamiento 312. En otros modos de realización, los postes verticales 314 no se acoplan con una superficie interior superior 315 y/o una superficie interior inferior 316. Los postes verticales 314 pueden tener cualquier disposición y función adecuadas para transferir eficientemente el calor que emana de los componentes electrónicos montados sobre la superficie de montaje 313 a un fluido que fluye a través de la placa de enfriamiento 310. The cooling plate 310 may have any suitable size and shape and may be formed using any suitable manufacturing process. The vertical posts 314 can have any suitable size and shape and can be formed of any suitable highly conductive material. In the illustrated embodiment, the vertical posts 314 are coupled with an upper inner surface 315 and a lower inner surface 316 of the housing 312. In other embodiments, the vertical posts 314 are not coupled with an upper inner surface 315 and / or a lower inner surface 316. The vertical posts 314 can have any suitable arrangement and function to efficiently transfer the heat emanating from the electronic components mounted on the mounting surface 313 to a fluid flowing through the cooling plate 310.

Las figuras 3A y 3B son diversas vistas de un sistema de gestión térmica para componentes electrónicos 102 que utiliza una placa de enfriamiento de plástico, que no forma parte de la presente invención. El sistema de las figuras 3A y 3B puede utilizar un material altamente conductor para distribuir eficientemente el calor de los componentes electrónicos a través de un volumen de la placa de enfriamiento de plástico. Figures 3A and 3B are various views of a thermal management system for electronic components 102 using a plastic cooling plate, which is not part of the present invention. The system of Figures 3A and 3B can use a highly conductive material to efficiently distribute the heat of the electronic components through a volume of the plastic cooling plate.

En referencia a la figura 3A, una placa de enfriamiento 300 de plástico incluye una pluralidad de aletas 304 acopladas a una pluralidad de conductos de calor 306. La placa de enfriamiento 300 se dispone asimismo dentro de un alojamiento 302 que tiene una superficie de montaje 303 para montar componentes electrónicos a la misma. El alojamiento 302 puede ser de cualquier forma y tamaño adecuados y puede estar formado de cualquier material altamente conductor adecuado. Referring to FIG. 3A, a plastic cooling plate 300 includes a plurality of fins 304 coupled to a plurality of heat conduits 306. The cooling plate 300 is also disposed within a housing 302 having a mounting surface 303 to mount electronic components to it. The housing 302 may be of any suitable size and shape and may be formed of any suitable highly conductive material.

La placa de enfriamiento 300 puede ser de cualquier tamaño y forma adecuados y puede estar formada utilizando cualquier procedimiento de fabricación adecuado. Las aletas 304 y los conductos de calor 306 están formados de cualquier material altamente conductor adecuado y pueden estar dispuestos dentro de la placa de enfriamiento 300 de cualquier modo adecuado. Como se ilustra, las aletas 304 y los conductos de calor 306 forman una estructura a modo de rejilla. Las aletas 304 se ilustran en la figura 3A como dispuestas verticalmente y paralelas entre sí; sin embargo, las aletas 304 pueden tener otras configuraciones. Como se ilustra, las aletas 304 hacen contacto con una superficie interna superior 307 y una superficie interna inferior 308 del alojamiento 302. En otros ejemplos, que no forman parte de la invención, las aletas 304 no se acoplan directamente a la superficie interna superior 307 y/o a la superficie interna inferior The cooling plate 300 may be of any suitable size and shape and may be formed using any suitable manufacturing process. The fins 304 and the heat ducts 306 are formed of any suitable highly conductive material and can be disposed within the cooling plate 300 in any suitable way. As illustrated, fins 304 and heat conduits 306 form a grid-like structure. The fins 304 are illustrated in Figure 3A as arranged vertically and parallel to each other; however, fins 304 may have other configurations. As illustrated, the fins 304 make contact with an upper inner surface 307 and a lower inner surface 308 of the housing 302. In other examples, which are not part of the invention, the fins 304 do not directly engage the upper inner surface 307 and / or the lower inner surface

308. Los conductos de calor 306 pueden ser cualquier conducto de calor adecuado que tenga cualquier configuración adecuada. 308. Heat conduits 306 may be any suitable heat conduit having any suitable configuration.

En referencia a la figura 3B, una placa de enfriamiento 320 de plástico incluye una pluralidad de postes verticales 324 y una pluralidad de aletas horizontales 326. La placa de enfriamiento 320 se dispone asimismo dentro de un alojamiento 322 que tiene una superficie de montaje 323 para montar componentes electrónicos a la misma. El alojamiento 322 puede tener cualquier forma y tamaño adecuados y puede estar formado de cualquier material altamente conductor adecuado. Referring to FIG. 3B, a plastic cooling plate 320 includes a plurality of vertical posts 324 and a plurality of horizontal fins 326. The cooling plate 320 is also disposed within a housing 322 having a mounting surface 323 for mount electronic components to it. The housing 322 may have any suitable shape and size and may be formed of any suitable highly conductive material.

La placa de enfriamiento 320 puede tener cualquier forma y tamaño adecuados y puede estar formada utilizando cualquier procedimiento de fabricación adecuado. Los postes verticales 324 son similares a los postes verticales 314 de la figura 2F y, de aquí, los postes verticales 324 pueden acoplarse a una o a otra (o a ambas) de una superficie interna superior 327 o una superficie interna inferior 328 del alojamiento 322. Las aletas horizontales 326 se acoplan con los postes verticales 324 y puede ser de cualquier tamaño y forma adecuados y pueden estar formadas de cualquier material altamente conductor adecuado. Como se ilustra, las aletas horizontales 326 son aletas paralelas separadas que se acoplan con cada poste vertical 324. Sin embargo, las aletas horizontales 326 pueden tener cualquier disposición adecuada. Las aletas horizontales 326 contribuyen a facilitar la distribución eficiente de calor a través de un volumen de la placa de enfriamiento 320. The cooling plate 320 may have any suitable shape and size and may be formed using any suitable manufacturing process. The vertical posts 324 are similar to the vertical posts 314 of Figure 2F and, hence, the vertical posts 324 can be coupled to one or the other (or both) of an upper inner surface 327 or a lower inner surface 328 of the housing 322. Horizontal fins 326 are coupled with vertical posts 324 and can be of any suitable size and shape and can be formed of any suitable highly conductive material. As illustrated, the horizontal fins 326 are separate parallel fins that mate with each vertical post 324. However, the horizontal fins 326 can have any suitable arrangement. Horizontal fins 326 contribute to facilitate efficient heat distribution through a volume of cooling plate 320.

Así pues, en las figuras 2A a 2F se ilustran diversos modos de realización de un sistema de gestión térmica que utiliza una placa de enfriamiento de plástico de acuerdo con la invención, para controlar eficientemente gradientes térmicos y temperaturas dentro de una placa de enfriamiento particular. Las placas de enfriamiento de plástico de la presente invención contribuyen a facilitar un bajo peso y un bajo coste de sistemas de antena en fase de alta potencia y otros sistemas electrónicos adecuados, lo que es especialmente importante para aplicaciones aeroespaciales. Además, el rendimiento térmico de las placas de enfriamiento de plástico es mejorado, en algunos modos de realización, añadiendo un material altamente conductor a la misma, como se mostró anteriormente en algunos de los modos de realización de las figuras 2A a 2F. Thus, various embodiments of a thermal management system using a plastic cooling plate according to the invention are illustrated in Figures 2A to 2F, to efficiently control thermal gradients and temperatures within a particular cooling plate. The plastic cooling plates of the present invention contribute to facilitate low weight and low cost of high power phase antenna systems and other suitable electronic systems, which is especially important for aerospace applications. In addition, the thermal performance of the plastic cooling plates is improved, in some embodiments, by adding a highly conductive material thereto, as shown above in some of the embodiments of Figures 2A to 2F.

Aunque se describen en detalle modos de realización de la invención y algunas de sus ventajas, una persona experta la técnica podría realizar diversas alteraciones, adiciones, y omisiones sin alejarse del ámbito de la presente invención como se define en las reivindicaciones adjuntas. Although embodiments of the invention and some of its advantages are described in detail, a person skilled in the art could make various alterations, additions, and omissions without departing from the scope of the present invention as defined in the appended claims.

Claims (15)

REIVINDICACIONES 1. Un sistema de gestión térmica para componentes electrónicos (102), que comprende: 1. A thermal management system for electronic components (102), comprising: una placa de enfriamiento (100; 200; 210; 220; 230; 240; 300; 310; 320) de plástico que tiene una superficie de montaje (201; 217; 227; 231; 243; 303; 313; 323) para montar uno o más componentes electrónicos (102); a cooling plate (100; 200; 210; 220; 230; 240; 300; 310; 320) of plastic having a mounting surface (201; 217; 227; 231; 243; 303; 313; 323) for mounting one or more electronic components (102); uno o más pasajes dispuestos dentro de la placa de enfriamiento de plástico, pasajes configurados para tener un flujo de fluido a través de los mismos; y one or more passages disposed within the plastic cooling plate, passages configured to have a flow of fluid therethrough; Y un material altamente conductor dispuesto dentro de la placa de enfriamiento de plástico y acoplado térmicamente a la superficie de montaje, material altamente conductor que funciona para transferir calor de la superficie de montaje al flujo de fluido. a highly conductive material disposed within the plastic cooling plate and thermally coupled to the mounting surface, a highly conductive material that functions to transfer heat from the mounting surface to the fluid flow.
2. 2.
El sistema de la reivindicación 1, en el que los componentes electrónicos (102) comprenden un radar de barrido electrónicamente activo. The system of claim 1, wherein the electronic components (102) comprise an electronically active scanning radar.
3. 3.
El sistema de la reivindicación 1, que comprende además The system of claim 1, further comprising
una placa de circuito (203) para montar el o los componentes electrónicos (102), placa de circuito (203) acoplada a la superficie de montaje (201; 217; 227; 231; 243; 303; 313; 323). a circuit board (203) for mounting the electronic component (s) (102), circuit board (203) coupled to the mounting surface (201; 217; 227; 231; 243; 303; 313; 323).
4. Four.
El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el material altamente conductor comprende un panel gofrado (222; 232). The system of any of the preceding claims, wherein the highly conductive material comprises an embossed panel (222; 232).
5. 5.
El sistema de la reivindicación 4, en el que el panel gofrado (222) se dispone dentro de un alojamiento (223), alojamiento (223) que tiene una o más proyecciones (224) acopladas con secciones (228) respectivas de la superficie de montaje (227). The system of claim 4, wherein the embossed panel (222) is disposed within a housing (223), housing (223) having one or more projections (224) coupled with respective sections (228) of the surface of assembly (227).
6. 6.
El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la placa de enfriamiento (240) de plástico está formada de dos piezas separadas (247, 248) y los pasajes (246) están separados entre sí. The system of any one of claims 1 to 5, wherein the plastic cooling plate (240) is formed of two separate pieces (247, 248) and the passages (246) are separated from each other.
7. 7.
El sistema de la reivindicación 6, en el que el material altamente conductor comprende una pluralidad de protuberancias (244) que se extienden entre pasajes (246) contiguos. The system of claim 6, wherein the highly conductive material comprises a plurality of protuberances (244) extending between adjacent passages (246).
8. 8.
El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el uno o más de los pasajes comprende un tubo (214) dispuesto dentro de la placa de enfriamiento (210) de plástico de un modo en zigzag y en el que el material altamente conductor comprende una pluralidad de aletas (212) acopladas al tubo (214). The system of any one of claims 1 to 7, wherein the one or more of the passages comprises a tube (214) disposed within the plastic cooling plate (210) in a zigzag manner and wherein the material Highly conductive comprises a plurality of fins (212) coupled to the tube (214).
9. 9.
El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el uno o más pasajes comprende uno o más tubos (202) dispuestos dentro de la placa de enfriamiento (200) de plástico, y en el que el material altamente conductor comprende uno o más recintos (204) acoplados con los tubos (202) en serie. The system of any one of the preceding claims, wherein the one or more passages comprises one or more tubes (202) disposed within the plastic cooling plate (200), and wherein the highly conductive material comprises one or more enclosures (204) coupled with tubes (202) in series.
10. 10.
El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la placa de enfriamiento (100; 200; 210; 220; 230; 240; 300; 310; 320) de plástico está alojada dentro de un alojamiento altamente conductor, la superficie de montaje (201; 217; 227; 231; 243; 303; 313; 323) asociada con el alojamiento. The system of any of the preceding claims, wherein the plastic cooling plate (100; 200; 210; 220; 230; 240; 300; 310; 320) is housed within a highly conductive housing, the mounting surface (201; 217; 227; 231; 243; 303; 313; 323) associated with the accommodation.
11. eleven.
Un procedimiento de gestión térmica para componentes electrónicos (102), que comprende: A thermal management procedure for electronic components (102), comprising:
montar uno o más componentes electrónicos (102) sobre una superficie de montaje (201; 217; 227; 231; 243; 303; 313; 323) de una placa de enfriamiento (100; 200; 210; 220; 230; 240; 300; 310; 320) de plástico, placa de enfriamiento de plástico que tiene uno o más pasajes dispuestos en la misma que están configurados para tener un flujo de fluido a través suyo; mount one or more electronic components (102) on a mounting surface (201; 217; 227; 231; 243; 303; 313; 323) of a cooling plate (100; 200; 210; 220; 230; 240; 300 ; 310; 320) plastic, plastic cooling plate that has one or more passages arranged therein that are configured to have a fluid flow through it; disponer un material altamente conductor dentro de la placa de enfriamiento de plástico; y disposing a highly conductive material inside the plastic cooling plate; Y acoplar térmicamente el material altamente conductor con la superficie de montaje para transferir calor de la superficie de montaje al flujo de fluido durante el funcionamiento de los componentes electrónicos. thermally couple the highly conductive material with the mounting surface to transfer heat from the mounting surface to the fluid flow during operation of the electronic components.
12. 12.
El procedimiento de la reivindicación 11, en el que los componentes electrónicos comprenden un radar de barrido electrónicamente activo. The method of claim 11, wherein the electronic components comprise an electronically active scanning radar.
13. 13.
El procedimiento de la reivindicación 11, en el que el montaje del uno o más componentes electrónicos (102) sobre la superficie de montaje (201; 217; 227; 231; 243; 303; 313; 323) de la placa de enfriamiento (100; 200; 210; 220; 230; 240; 300; 310; 320) de plástico comprende montar el uno o más componentes electrónicos sobre una placa de circuito y montar la placa de circuito (203) a la superficie de montaje. The method of claim 11, wherein the assembly of the one or more electronic components (102) on the mounting surface (201; 217; 227; 231; 243; 303; 313; 323) of the cooling plate (100 ; 200; 210; 220; 230; 240; 300; 310; 320) of plastic comprises mounting the one or more electronic components on a circuit board and mounting the circuit board (203) to the mounting surface.
14. 14.
El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en el que el acoplamiento térmico del material altamente conductor a la superficie de montaje (227) comprende disponer un panel gofrado (222) dentro de un alojamiento (223) y acoplar una o más proyecciones (224) del alojamiento (223) con porciones (228) respectivas de la superficie de montaje (227). The method of any one of claims 11 to 13, wherein the thermal coupling of the highly conductive material to the mounting surface (227) comprises arranging an embossed panel (222) within a housing (223) and coupling one or more projections (224) of the housing (223) with respective portions (228) of the mounting surface (227).
5 15. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, que comprende además separar entre sí los pasajes. The method of any of claims 11 to 14, further comprising separating the passages from each other. 16. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15, en el que el uno o más pasajes comprende un tubo dispuesto dentro de la placa de enfriamiento de plástico de un modo en zigzag y en el que el material altamente conductor comprende una pluralidad de aletas acopladas al tubo. 16. The method of any one of claims 11 to 15, wherein the one or more passages comprises a tube disposed within the plastic cooling plate in a zigzag manner and wherein the highly conductive material comprises a plurality of fins attached to the tube. 10 17. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 11 a 16, que comprende además alojar la placa de enfriamiento (100; 200; 210; 220; 230; 240; 300; 310; 320) de plástico dentro de un alojamiento altamente conductor, la superficie de montaje (201; 217; 227; 231; 243; 303; 313; 323) asociada con el alojamiento. The method of any of claims 11 to 16, further comprising housing the cooling plate (100; 200; 210; 220; 230; 240; 300; 310; 320) within a highly conductive housing, the mounting surface (201; 217; 227; 231; 243; 303; 313; 323) associated with the housing.
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